Termometro Electronico  (COL001S)

Medir la temperatura es algo muy importante en diversos sectores de la actividad humana. Podemos citar como ejemplo el caso de las incubadoras, donde los bebés prematuros quedan algún tiempo hasta adquirir capacidad para llevar una vida normal en el medio ambiente natural. Otras aplicaciones se encuentran en la industria, donde el control preciso de la temperatura se hace necesario. El proyecto descrito es de un eficiente termómetro electrónico que se puede montar con pocos componentes de fácil obtención.

En las incubadoras, entre otros casos, es importantísimo el control de la temperatura. En la gran mayoria de los casos, las incubadoras existentes en las maternidades utilizan el clásico termómetro de vidrio, donde la indicación se hace porla dilatación del mercurio en un tubo capilar.

Los inconvenientes de esta instrumentación son varios, entre ellos el riesgo de la rotura del vidrio, con la consiguiente contaminación del bebé. (Lo mismo puede decirse del uso de un termómetro de vidrio y mercurio en la preparación de alimentos).

Con un termómetro electrónico estos problemas no existen, esto sin hablar de otras posibilidades de uso como: control de temperatura de estufas, ambientes con aire acondicionado, calentamiento de agua, baños en laboratorios fotográficos, control de temperatura de líquidos en laboratorios químicos, etc.

El autor cita específicamente las incubadoras porque existen millares de estos equipamientos en hospitales, maternidades, sanatorios, clinicas, etc., que necesitan de un sistema de indicación de la temperatura confiable, simple, y de bajo costo, y el circuito que presentamos ofrece una óptima solución práctica (el autor esuno de los pocos especialistas “no médicos" en electrónica clínica en el Brasil, siendo consultor técnico de varias entidades médicas).

El punto más importante del termómetro electrónico es el sensor, que debe tener rapidez para traducir rápidamente las variaciones de temperatura en señales eléctricas que sean indicadas por un medidor analógico (M1) en el diagrama.

La confiabilidad se une a la rapidez de indicación. Normalmente un termómetro electrónico exige de 10 a 15 segundos para un lectura, aunque existen sensores más rápidos.

El sensor utilizado es un diodo 1N4148, pero los que puedan conseguir termistores NTC como el M841 (Siemens) la precisión y prontitud obtenida serán mucho mayores.

Cómo funciona

El circuito está dividido en dos partes: alimentación estabilizada y medición propiamente dicha. La estabilización de la alimentación es muy importante, pues lãs variaciones de tensión afectan las lecturas.

Un diodo zener es el responsable de la estabilización de la tensión provista, y el transistor Q1 funciona como un generador de corriente constante que, juntamente con el diodo D1 , asegura una estabilidad térmica adicional a la proporcionada por el zener. Esta acción es más acentuada cuando la bateria da señales de debilitamiento, de modo que se obtiene una tensión absolutamente estable en la salida del diodo zener.

La parte de medición está constituida por un puente, con el galvanómetro insertado en uno de los brazos del puente. En este mismo brazo también está el elemento sensor, que como ya explicamos es un diodo 1N4148.

Este diodo para pequeñas señales (de silicio) tiene una resistencia inversa que depende de la temperatura, así como la directa. En esta configuración trabaja polarizado en el sentido directo, presentando por esto uma ddp del orden de 0,6 Volts. Esta tensión no es rigurosamente constante, variando en torno de 2,1 milivolts por grado centigrado de variación de la temperatura de la unión.

Esta variación es prácticamente lineal en una amplia gama de temperatura (felizmente para el constructor casero), lo qúehace fácil establecer una escala en um instrumento analógico común. La baja resistencia óhmica del diodo sensor posibilita el acoplamiento directo del instrumento indicador, sin necesidad de circuitos amplificadores, que además de encarecer el proyecto podrían inducir errores de lectura.

Escala del instrumento

En el circuito tenemos dos trimpots (R4 y R5), que permiten la realización de la calibración inicial (figura 1).

 

Con el R4 se regula la posición relativa a 0ºC. Para obtener esa temperatura se utiliza hielo molido colocado en un recipiente pequeño (un vaso grande por ejemplo) sumergiendo en él el sensor.

Si se desean mediciones de temperaturas inferiores a 0ºC, R4 debe ser ajustado para que, en esta calibración, el puntero quede un poco antes del comienzo de la escala y no en el cero del miliamperímetro.

R5 será ajustado posteriormente para 100ºC. Para eso, se lo sumerge en agua hirviendo. El puntero quedará entonces todo hacia la derecha.

Si el lector posee un termómetro común que alcance esas temperaturas podrá usarlo para la calibración.

El instrumento recomendado es de 0-100 µA por ló que cada µA corresponderá a 1ºC.

Montaje

En la figura 2 damos el diagrama completo del aparato.

 

En la figura 3 tenemos pormenores del sensor. Se conectará el cátodo del diodo D2 a la malla del cable blindado.

 

En el terminal del diodo, que será usado como “punta de prueba”, se debe aplicar una gota de soldadura, de modo de constituir una pequeña esfera (ver la figura).

Esta gota de soldadura será Iimada para presentar una superficie plana. Esto es importante, porque el contacto de esta pequeña superficie metálica será la que conducirá las variaciones de temperatura, debiéndose, si es posible, usar una soldadura rica en estaño.

En la figura 4 tenemos una sugerencia de placa de circuito impreso.

 

Se recomienda un instrumento de 100 µA (pudiendo eventualmente usar un VU-metro de 200 µA, muy común en el mercado). El uso de un microamperímetro de 100 ¡LA de buena calidad por otra parte, dará una mayor calidad al instrumento, aunque este instrumento es más caro. No recomendamos el uso de instrumentos de menor sensibilidad, pues esto obligaría al uso de circuitos amplificadores.